CN113759547A - 一种光学成像薄膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光学成像薄膜及其制备方法，所述成像薄膜包括微聚焦层、图案层、以及位于微聚焦层和图案层之间的基体层，所述微聚焦层包括复数周期排列的柱透镜，所述图案层包括复数周期排列的微图案，所述基体层为聚合物薄膜；沿所述基体层厚度方向，所述图案层配置于基体层的一侧，所述微聚焦层配置于基体层的另一侧；所述微聚焦层与所述图案层相匹配，以使在视角范围内所述光学成像薄膜呈现上浮和/或下沉的所述微图案的放大影像；所述微图案通过计算软件切割成具有周期排列的线光栅。光栅化的微图案可使莫尔像呈彩色，解决了采用油墨颜色单一化及污染等问题。

Description

一种光学成像薄膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及光学薄膜技术领域，具体涉及一种光学成像薄膜及其制备方法。

背景技术

莫尔成像系统是指利用微聚焦元件阵列作为采样工具对微图案阵列进行采样，其设计原理为：微透镜阵列层Tr与微图案阵列层Tb均周期排布，两者周期存在微小偏差，使得每个微透镜的位置相对每个微图案不断偏移，从而完成对整个微图案的采样，最后所有采样点经过放大拼接呈现莫尔像。而为增加莫尔像的对比度，需要通过纳米印刷技术，使用刮刀在微图案面凹槽中填充上有颜色的油墨，但只能填充一种颜色的油墨。然而除受制于颜色单一外，油墨的使用还存在以下几个缺点：第一，油墨印刷中残留的挥发性高分子有机物(VOC)对环境具有污染和破坏并危害人体健康；第二，油墨残留在非图案凹槽结构区域，将导致薄膜污染与成像污垢。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种光学成像薄膜及其制备方法，通过将微图案光栅化使得莫尔像彩色化。

为实现上述目的，本发明提供了一种光学成像薄膜，包括微聚焦层、图案层、以及位于微聚焦层和图案层之间的基体层，所述微聚焦层包括复数周期排列的柱透镜，所述图案层包括复数周期排列的微图案，所述基体层为聚合物薄膜；沿所述基体层厚度方向，所述图案层配置于基体层的一侧，所述微聚焦层配置于基体层的另一侧；所述微聚焦层与所述图案层相匹配，以使在视角范围内所述光学成像薄膜呈现上浮和/或下沉的所述微图案的放大影像；

所述微图案通过MATLAB编程切割成具有周期排列的线光栅。

进一步的，所述柱透镜沿其宽度方向周期排列，所述柱透镜的宽度与其周期比介于70%~90%。

进一步的，所述柱透镜的口径为40μm~130μm。

进一步的，所述微图案的占空比为70%~90%。

进一步的，所述线光栅的周期方向与所述柱透镜周期方向垂直。

进一步的，所述柱透镜的焦距等于所述基体层厚度。

进一步的，所述柱透镜的周期宽度与所述微图案的周期宽度存在差异。

进一步的，所述聚合物薄膜为双向拉伸聚丙烯薄膜。

本发明还提供了上述光学成像薄膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）微聚焦层模具制备：首先绘制柱透镜阵列的AutoCAD图纸；根据图纸，利用激光直写结合热熔、显影工艺制作出柱透镜阵列的光刻胶板模具；最后通过电镀工艺制作出柱透镜阵列镍板模具。

（2）微图案层模具制备：绘制微图案阵列的AutoCAD图纸；利用MATLAB编程将图纸中的图形光栅化；根据光栅化的图纸，利用激光直写结合显影工艺制作出微图案阵列的光刻胶板模具；最后通过电镀工艺制作出微图案阵列镍板模具。

（3）采用纳米压印工艺，在基体层两侧分别压印上微聚焦层和微图案层，在微图案层表面镀上高反射率材料，即得到所述光学成像薄膜。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过编程软件将微图案切割成周期性的线光栅，光栅化的微图案阵列在自然光的衍射作用下，使莫尔像具有颜色，同时随着衍射角度不同，人眼看到的颜色不同，使莫尔像同时具有多种颜色，解决了使用油墨颜色单一、环境污染等问题。

附图说明

图1为本发明实施例1的成像薄膜结构示意图；

图2为本发明实施例1的微图案光栅化的示意图；

图3为本发明实施例1的成像薄膜微聚焦层的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1所示，本具体实施方式提供的光学成像薄膜结构示意图，包括微聚焦层101、图案层102、以及位于微聚焦层和图案层之间的基体层103，所述微聚焦层101包括复数周期排列的柱透镜101a，所述图案层102包括复数周期排列的微图案102a，所述基体层103为聚合物薄膜；沿所述基体层103厚度方向，所述图案层102配置于基体层103的一侧，所述微聚焦层101配置于基体层103的另一侧；所述微聚焦层101与所述图案层102相匹配，以使在视角范围内所述光学成像薄膜呈现上浮和/或下沉的所述微图案的放大影像；

如图2所示，微图案102a通过MATLAB编程切割成具有周期排列的线光栅102b。

如图3所示，柱透镜101a沿其宽度方向周期排列。

在一些实施方式中，柱透镜的宽度与其周期比介于70%~90%。

在一些实施方式中，柱透镜的口径为40μm~130μm，口径大于130μm的柱透镜阵列将会被人眼所观察到，产生像素化的缺点。

在一些实施方式中，微图案的占空比为70%~90%，具体的可以是70%，75%，80%，85%，90%。

在一些实施方式中，线光栅的周期方向与柱透镜周期方向垂直，以使光栅衍射分光效果不会被柱透镜的汇聚作用所破坏，人眼观察成像薄膜时，两眼连线的方向应该与光栅周期方向平行，否则将看不到彩色效果。

在一些实施方式中，柱透镜的焦距等于所述基体层厚度，此时微图案层位于微聚焦层的焦点处，才可清晰成像。

在一些实施方式中，柱透镜的周期宽度与所述微图案的周期宽度存在差异，以保证每个柱透镜的位置相对于每个微图案不断偏移，从而完成对整个微图案的采样。

在一些实施方式中，聚合物薄膜为双向拉伸聚丙烯薄膜，此薄膜具有较好的拉伸性以及与光刻胶有较好的粘附性，有利于柱透镜阵列和微图案阵列通过纳米印刷工艺负载在薄膜上。

实施例2

本具体实施方式披露了一种光学成像薄膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）微聚焦层模具制备：首先绘制柱透镜阵列的AutoCAD图纸；根据图纸，利用激光直写结合热熔、显影工艺制作出柱透镜阵列的光刻胶板模具；最后通过电镀工艺制作出柱透镜阵列镍板模具。

（2）微图案层模具制备：绘制微图案阵列的AutoCAD图纸；利用MATLAB编程将图纸中的图形光栅化；根据光栅化的图纸，利用激光直写结合显影工艺制作出微图案阵列的光刻胶板模具；最后通过电镀工艺制作出微图案阵列镍板模具。

（3）采用纳米压印工艺，利用上述步骤得到的镍板模具，在基体层两侧分别压印上微聚焦层和微图案层，然后在微图案层表面镀上高反射率材料，即得到所述光学成像薄膜。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种光学成像薄膜，包括微聚焦层、图案层、以及位于微聚焦层和图案层之间的基体层，其特征在于，所述微聚焦层包括复数周期排列的柱透镜，所述图案层包括复数周期排列的微图案，所述基体层为聚合物薄膜；沿所述基体层厚度方向，所述图案层配置于基体层的一侧，所述微聚焦层配置于基体层的另一侧；所述微聚焦层与所述图案层相匹配，以使在视角范围内所述光学成像薄膜呈现上浮和/或下沉的所述微图案的放大影像；

所述微图案通过MATLAB编程切割成具有周期排列的线光栅。

2.如权利1所述的一种光学成像薄膜，其特征在于，所述柱透镜沿其宽度方向周期排列，所述柱透镜的宽度与其周期比介于70%~90%。

3.如权利1所述的一种光学成像薄膜，其特征在于，所述柱透镜的口径为40μm~130μm。

4.如权利要求1所述的一种光学成像薄膜，其特征在于，所述微图案的占空比为70%~90%。

5.如权利要求1所述的一种光学成像薄膜，其特征在于，所述线光栅的周期方向与所述柱透镜周期方向垂直。

6.如权利要求1所述的一种光学成像薄膜，其特征在于，所述柱透镜的焦距等于所述基体层厚度。

7.如权利要求1所述的一种光学成像薄膜，其特征在于，所述柱透镜的周期宽度与所述微图案的周期宽度存在差异。

8.如权利要求1所述的一种光学成像薄膜，其特征在于，所述聚合物薄膜为双向拉伸聚丙烯薄膜。

9.一种制备权利要求1~8任一项所述的光学成像薄膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

（1）微聚焦层模具制备：首先绘制柱透镜阵列的AutoCAD图纸；根据图纸，利用激光直写结合热熔、显影工艺制作出柱透镜阵列的光刻胶板模具；最后通过电镀工艺制作出柱透镜阵列镍板模具。

（2）微图案层模具制备：绘制微图案阵列的AutoCAD图纸；利用MATLAB编程将图纸中的图形光栅化；根据光栅化的图纸，利用激光直写结合显影工艺制作出微图案阵列的光刻胶板模具；最后通过电镀工艺制作出微图案阵列镍板模具。

（3）采用纳米压印工艺，在基体层两侧分别压印上微聚焦层和微图案层，在微图案层表面镀上高反射率材料，即得到所述光学成像薄膜。

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